《空间力系的受力分析课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空间力系的受力分析课件.ppt（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、关于空间力系的受力分析现在学习的是第1页，共50页空间力系：力的作用线不位于同一平面内空间力系：力的作用线不位于同一平面内。空间力系包括空间力系包括：空间汇交力系空间汇交力系空间力偶系空间力偶系空间任意力系空间任意力系现在学习的是第2页，共50页已知力已知力 F F 与三个坐标与三个坐标轴的夹角，则该力在三轴的夹角，则该力在三个轴上的投影为个轴上的投影为 一、空间力沿直角坐标轴的投影和分解一、空间力沿直角坐标轴的投影和分解1、直接投影法直接投影法3-1 3-1 力在空间直角坐标轴上的投影力在空间直角坐标轴上的投影xyz现在学习的是第3页，共50页2 2、二次投影法、二次投影法已知力已知力 F
2、F 与与 z z 轴的夹角轴的夹角 若再知道若再知道 Fxy Fxy 与与x x轴的夹角轴的夹角最后得：最后得：第一次投影：第一次投影：第二次投影第二次投影xyzFZFxFy现在学习的是第4页，共50页4 m2.5m3mxyzF1F2F3例题例题已知：已知：F1=500N，F2=1000N，F3=1500N，求：各力在坐标轴上的投影求：各力在坐标轴上的投影解：解：F1、F2 可用直接投影法可用直接投影法现在学习的是第5页，共50页对对F3 应采用直接投影法应采用直接投影法4 m2.5m3mxyzF1F2F3ACDB现在学习的是第6页，共50页二、空间汇交力系的合成和平衡二、空间汇交力系的合成和
3、平衡n n1 1 1 1、合成、合成、合成、合成 空间汇交力系的合力等于各分力的矢量和，合力作用点空间汇交力系的合力等于各分力的矢量和，合力作用点空间汇交力系的合力等于各分力的矢量和，合力作用点空间汇交力系的合力等于各分力的矢量和，合力作用点（线）通过汇交点。（线）通过汇交点。（线）通过汇交点。（线）通过汇交点。空间合力投影定理：合力在某一轴上的投影等于力系空间合力投影定理：合力在某一轴上的投影等于力系空间合力投影定理：合力在某一轴上的投影等于力系空间合力投影定理：合力在某一轴上的投影等于力系中各分力在同一轴上投影的代数和。中各分力在同一轴上投影的代数和。中各分力在同一轴上投影的代数和。中各分
4、力在同一轴上投影的代数和。现在学习的是第7页，共50页 根据空间合力投影定理，合力的大小和方向可根据空间合力投影定理，合力的大小和方向可根据空间合力投影定理，合力的大小和方向可根据空间合力投影定理，合力的大小和方向可按照以下公式进行计算。按照以下公式进行计算。按照以下公式进行计算。按照以下公式进行计算。合力的大小：合力的大小：合力的方向：合力的方向：现在学习的是第8页，共50页2、空间汇交力系的平衡空间汇交力系的平衡n n空间汇交力系平衡的充要条件为：合力=0。由于空间汇交力系的平衡条件：空间汇交力系的平衡条件：现在学习的是第9页，共50页xy yzABCDEF例题：例题：已知：已知：求：起求
5、：起重杆重杆ABAB及绳子的拉力及绳子的拉力.现在学习的是第10页，共50页xy yzABCDEP解：取解：取起重杆起重杆ABAB为研究对象为研究对象 建坐标系如图，建坐标系如图，现在学习的是第11页，共50页列平衡方程：列平衡方程：xy yzABCDEP解得：解得：现在学习的是第12页，共50页xy yzABCDEP空间汇交力系在任一平面上的投影空间汇交力系在任一平面上的投影 平面汇交力系平面汇交力系空间汇交空间汇交 力系平衡，投力系平衡，投影得到的平面汇交影得到的平面汇交 力系力系也必然平衡。也必然平衡。AyzBEP现在学习的是第13页，共50页3-2 3-2 力对轴的矩力对轴的矩rxyz
6、FOAB空间力对点的矩取决于：空间力对点的矩取决于：空间力对点的矩取决于：空间力对点的矩取决于：这三个因素可以用一个矢量来表示，这三个因素可以用一个矢量来表示，这三个因素可以用一个矢量来表示，这三个因素可以用一个矢量来表示，记为：记为：记为：记为：（1 1）力矩的大小）力矩的大小）力矩的大小）力矩的大小一、空间力对点的矩一、空间力对点的矩（2 2）力矩作用面的方位）力矩作用面的方位）力矩作用面的方位）力矩作用面的方位（3 3）力矩在作用面内的转向）力矩在作用面内的转向）力矩在作用面内的转向）力矩在作用面内的转向现在学习的是第14页，共50页空间力对点的矩的计算空间力对点的矩的计算（1）力矩的大
7、小为：）力矩的大小为：（2 2）力矩矢通过）力矩矢通过O O点点由矢量分析理论可知：由矢量分析理论可知：由矢量分析理论可知：由矢量分析理论可知：xyzFrOABh（3 3 3 3）力矩矢的方向：垂直于）力矩矢的方向：垂直于OABOABOABOAB平面，指向由右手螺旋法平面，指向由右手螺旋法平面，指向由右手螺旋法平面，指向由右手螺旋法则决定之。则决定之。则决定之。则决定之。现在学习的是第15页，共50页 力力 矩矩 矢矢 量量 的的 方方 向向 按右手定则按右手定则r现在学习的是第16页，共50页力对点之矩的矢量运算力对点之矩的矢量运算=FFxFyFzr由高等数学知：由高等数学知：现在学习的是第
8、17页，共50页 二、力对轴之矩二、力对轴之矩1 1、定义、定义:力使物体绕某一轴转力使物体绕某一轴转动效应的量度动效应的量度,称为称为力对该轴之矩力对该轴之矩.2 2、力对轴之矩实例、力对轴之矩实例FzFxFyF现在学习的是第18页，共50页方法一方法一 :3 3、力对轴之矩的计算力对轴之矩的计算力力F F对对z z轴的矩等于该力在轴的矩等于该力在通过通过O O点垂直于点垂直于z z轴的平面轴的平面上的分量上的分量 对于对于O O点的矩点的矩。Mz(F)=Fxyd =2(OAB)将力向垂直于该轴的平面投影将力向垂直于该轴的平面投影 ,力对轴的矩等于力的投影与投影力对轴的矩等于力的投影与投影至
9、轴的垂直距离的乘积至轴的垂直距离的乘积.现在学习的是第19页，共50页方法二方法二:力对轴之矩的计算力对轴之矩的计算 将力向三个坐标轴方向分将力向三个坐标轴方向分解解,分别求三个分力对轴之矩，分别求三个分力对轴之矩，然后将三个分力对轴之矩的然后将三个分力对轴之矩的代数值相加。代数值相加。现在学习的是第20页，共50页空间力对轴的矩等于零的条件空间力对轴的矩等于零的条件1、力通过轴线、力通过轴线2、力与轴线平行、力与轴线平行FzFxFyF现在学习的是第21页，共50页力对轴之矩代数量的正负号力对轴之矩代数量的正负号 （按照（按照右手螺旋法则决定之）右手螺旋法则决定之）现在学习的是第22页，共50
10、页三、力对轴之矩与力对三、力对轴之矩与力对点之点之矩的关系矩的关系结论结论:力对点之矩的矢量力对点之矩的矢量在某一轴上的投影在某一轴上的投影,等等于该力对该轴之矩于该力对该轴之矩 。C即即：现在学习的是第23页，共50页所以，可得所以，可得由右图可见：由右图可见：结论的说明：结论的说明：C现在学习的是第24页，共50页四、力对直角坐标轴之矩的解析表达式四、力对直角坐标轴之矩的解析表达式前已述及：前已述及：由此可得：由此可得：=FxFyFz现在学习的是第25页，共50页xyzABCDEFFzFy例题例题已知：已知：AB=BC=l，CD=a，力力 F 位于垂直于位于垂直于 y 轴的平面内，偏离铅垂
11、线的角度为轴的平面内，偏离铅垂线的角度为求：力求：力F对对x、y、z 轴的矩轴的矩方法一方法一方法一方法一:将力向三个坐标轴方向分解将力向三个坐标轴方向分解后，直接计算后，直接计算现在学习的是第26页，共50页xyzABCDEFFzFy方法二方法二方法二方法二:利用公式利用公式利用公式利用公式计算计算本问题中本问题中现在学习的是第27页，共50页3-3 3-3 空间力系的平衡条件空间力系的平衡条件空间任意力系的平衡条件为：主矢和主矩都等于零空间任意力系的平衡条件为：主矢和主矩都等于零。上述公式的投影方程为：上述公式的投影方程为：空间任意力系有六个独立的平衡方程，可空间任意力系有六个独立的平衡方
12、程，可以解得六个未知量。以解得六个未知量。现在学习的是第28页，共50页空间平行力系的平衡条件：空间平行力系的平衡条件：xyz显然显然：可以自动满足，独立可以自动满足，独立平衡方程为：平衡方程为：现在学习的是第29页，共50页活活 页页 铰铰 滑动轴承滑动轴承止推轴承止推轴承 夹持铰支座夹持铰支座 几种常见的几种常见的空间约束空间约束 球球 铰铰现在学习的是第30页，共50页球球 铰铰F FRyRyF FRxRxF FRzRz现在学习的是第31页，共50页球球股骨股骨盆骨盆骨球窝球窝盆骨与股骨之间的球铰连接盆骨与股骨之间的球铰连接现在学习的是第32页，共50页 活页铰活页铰现在学习的是第33页
13、，共50页 滑动轴承滑动轴承现在学习的是第34页，共50页 止推轴承止推轴承现在学习的是第35页，共50页 夹持铰支座夹持铰支座现在学习的是第36页，共50页 三维固定端三维固定端现在学习的是第37页，共50页小车重小车重 P=8 kN，载荷载荷P 1=10 kN，求：地面对车轮的反力求：地面对车轮的反力例题：例题：现在学习的是第38页，共50页取取 Oxyz 坐标系如图，坐标系如图，解得：解得：现在学习的是第39页，共50页ABCDEFGHabbPF例题：例题：图示长方形板用六根直杆固定于水平位置。板的重量为图示长方形板用六根直杆固定于水平位置。板的重量为 P，受，受水平力水平力 F=2P，
14、求：各杆的内力求：各杆的内力现在学习的是第40页，共50页ABCDEFGHF3F2F1F6F5F4abbPF解：各支杆均为二力杆，设各杆均受拉，得结构的受解：各支杆均为二力杆，设各杆均受拉，得结构的受力图如下。力图如下。现在学习的是第41页，共50页ABCDEFGHF3F2F1F6F5F4abbPF注意到注意到现在学习的是第42页，共50页例题：求轴承例题：求轴承C C、D D处的约束反力处的约束反力现在学习的是第43页，共50页5400Nxyz现在学习的是第44页，共50页同时承受弯矩、扭矩、剪力同时承受弯矩、扭矩、剪力 和轴力作用的圆轴和轴力作用的圆轴现在学习的是第45页，共50页现在学习
15、的是第46页，共50页3-5 重心重心一、重心的概念及坐标公式一、重心的概念及坐标公式重心：物体重力的合力重心：物体重力的合力 的作用点的作用点物体重力：空间平行力系物体重力：空间平行力系物体重力：物体重力：OCPPiMiVixyzxcyczcyizixi物体总重量物体总重量 P 为为图示物体，图示物体，Vi 体积的重体积的重力为力为 Pi现在学习的是第47页，共50页OCPPiMiVixyzxcyczcyizixi物体重心的坐标为物体重心的坐标为对于均质物体对于均质物体对于连续物体对于连续物体现在学习的是第48页，共50页二、工程中常用的确定重心的方法二、工程中常用的确定重心的方法1、简单几何形状的物体、简单几何形状的物体查重心表、或直接计算查重心表、或直接计算2、复杂几何形状的物体、复杂几何形状的物体组合法组合法3、实验法、实验法现在学习的是第49页，共50页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第50页，共50页